化学能与电能邱建2

新课标人教版化学必修新课标人教版化学必修 第二章第二章第二节第二节 化学能与电能化学能与电能(第课时）第课时）我我 们们 要要 回回 家家 过过 年年 我国南方和西部广大地区总共有十三个省份，遭受了历史上空前的暴风雪袭击，有三千万人受灾，房屋倒塌无数，工农业生产和交通运输受到了严重影响。南方广大地区冰雪成灾，道路封冻，电力中断，许多地方交通瘫痪，群众受困饥寒交迫 南方大雪南方大雪南方大雪南方大雪南方大雪南方大雪南方大雪南方大雪电电 煤煤 告告 急急全国人民动起来全国人民动起来紧急调运来的煤进入火力发电厂紧急调运来的煤进入火力发电厂人人民民子子弟弟兵兵为为人人民民服服务务我们的好总理我们的好总理我们的好总理我们的好总理 由于天气这次给大家造成不便，耽误了大家时间，大家辛苦了！现在各级部门正在想办法，只要电通了，交通就会好转，一切就好办！”我们爱宝宝我们的好总理我们的好总理2001年我国发电总量构成年我国发电总量构成1990-2005年全国火力发电量占全国发电总量比重变化年全国火力发电量占全国发电总量比重变化估计在估计在2050年火电仍居首位年火电仍居首位讨讨 论：论：分析分析4040图图2828，谈谈火力发电的工作谈谈火力发电的工作原理原理，并指出其利与弊并指出其利与弊；化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机一、火力发电的原理分析。一、火力发电的原理分析。思思 考考 火力发电火力发电要经过一系列能量转换才能将要经过一系列能量转换才能将化学能转换为电能，能否发明一种装置将化化学能转换为电能，能否发明一种装置将化学能直接转化为电能呢？学能直接转化为电能呢？能电池火力发电的化学深层本质分析火力发电的化学深层本质分析燃烧燃烧氧化还原反应氧化还原反应氧化剂与还原剂之间发生电子的转移氧化剂与还原剂之间发生电子的转移火力发电火力发电将化学能经一系列能量转化为电能将化学能经一系列能量转化为电能旧键断裂和新键形成、体系能量变化旧键断裂和新键形成、体系能量变化过程过程关键关键本质本质本质本质引起引起思考：思考：1.1.电子的定向移动形成电流，我们能否在电子的定向移动形成电流，我们能否在氧化剂与还原剂之间架设桥梁，将电子移氧化剂与还原剂之间架设桥梁，将电子移动过程中产生的电流利用起来？动过程中产生的电流利用起来？2.2.若要实现上述想法，你能否用铜片、锌片、若要实现上述想法，你能否用铜片、锌片、稀硫酸、电流表等设计一个看能否产生电流的稀硫酸、电流表等设计一个看能否产生电流的装置，装置，画出其装置图画出其装置图，并通过实验验证。，并通过实验验证。实验装置实验装置A Cu Zn稀硫酸稀硫酸 一一.探究实验探究实验实验一实验一 把一块锌把一块锌片和铜片片和铜片分别分别插入插入盛有稀硫酸的烧杯盛有稀硫酸的烧杯中中,观察实验观察实验,记录记录现象现象(注意稀硫酸注意稀硫酸的量不要太多的量不要太多)实验二实验二 把一块锌片把一块锌片和铜片和铜片同时同时插入盛有插入盛有稀硫酸的烧杯中稀硫酸的烧杯中,观观察实验察实验,记录现象记录现象(注注意两块金属片不要相意两块金属片不要相接触接触)实验三实验三 用导线把实验二中的锌片和铜用导线把实验二中的锌片和铜片连接起来片连接起来,观察实验现象并记录观察实验现象并记录(注意注意两块金属片不要相接触两块金属片不要相接触)实验四实验四 如图所示在导线中间连接一个灵如图所示在导线中间连接一个灵敏电流计敏电流计,观察电流计的指针是否发生偏观察电流计的指针是否发生偏转转,如果是偏向哪边如果是偏向哪边?请记录现象请记录现象实验现象实验现象结结 论论实验实验1实验实验2实验实验3 实验实验4锌片表面有气泡锌片表面有气泡铜片表面无气泡铜片表面无气泡同上同上铜片表面有气泡铜片表面有气泡锌片上也有少量气泡锌片上也有少量气泡电流计指针偏转电流计指针偏转Zn+2HZn+2H+=Zn=Zn2+2+H+H2 2CuCu不与稀不与稀H H2 2SOSO4 4反应反应同上同上有电流形成有电流形成?思考与交流：思考与交流：既然铜片上产生了气体既然铜片上产生了气体(H(H2 2)，哪么，哪么H H+得到的电得到的电子是铜失去的还是锌失去的？如何检验？请设子是铜失去的还是锌失去的？如何检验？请设计出你的实验方案。计出你的实验方案。方案方案1 1：称量实验前后铜片或锌片的质量。：称量实验前后铜片或锌片的质量。方案方案2 2：观察溶液的颜色，看有无：观察溶液的颜色，看有无CuCu2+2+生成生成二二.原电池：将化学能转化为电能的装置。原电池：将化学能转化为电能的装置。讨论：根据物理学的知识，如何确定讨论：根据物理学的知识，如何确定CuCu、ZnZn、稀硫酸组成原电池的正、负极？稀硫酸组成原电池的正、负极？填表：填表：Zn片片Cu片片Zn 2e-=Zn2+2H+2e-=H2氧氧 化化反反 应应还还 原原反反 应应电电 极极负负 极极正正 极极电电 极极材材 料料电极反应电极反应反反 应应类类 型型电电 子子 流流动动 方方 向向Zn片片Cu片片负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2还原剂还原剂(Zn)失去电失去电子，发生氧化反应子，发生氧化反应氧化剂氧化剂(H+)在铜在铜极上得到电子，极上得到电子，发生还原反应发生还原反应还原剂失去还原剂失去的电子从锌的电子从锌极流出极流出流入铜极流入铜极.经外电路经外电路ZnZn2+2+H+SO42-电流方向电流方向小结小结实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验第一组实验形成条件二：电极需插进形成条件二：电极需插进电解质电解质溶液中；溶液中；第二组实验第二组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件第三组实验第三组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路三、原电池的形成条件三、原电池的形成条件(4.(4.自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应)间接：间接：直接：直接：化学能化学能燃烧燃烧热能热能蒸汽蒸汽机械能机械能发动机发动机电能电能装置装置原电池原电池概概念念构构成成条条件件工工作作原原理理活动设计并展示：活动设计并展示：选用日常生活中你能找到的材料，根据所选用日常生活中你能找到的材料，根据所学知识自己设计并制作原电池，并探究你学知识自己设计并制作原电池，并探究你依据什么现象说明你的设计是成功的。依据什么现象说明你的设计是成功的。1.1.下列装置中能组成原电池形成电流的是下列装置中能组成原电池形成电流的是()()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精酒精A BA BZnH2SO4ACuH2SO4C DC DACuCuH2SO4你知道了吗？你知道了吗？哈哈！化学也能解决医学问题？哈哈！化学也能解决医学问题？实验现象实验现象结结 论论实验实验1锌片表面有气泡锌片表面有气泡铜片表面无气泡铜片表面无气泡Zn2+2H+=Zn2+H2Cu不与稀不与稀H2SO4反反应应实验现象实验现象结结 论论实验实验2锌片表面有气泡锌片表面有气泡铜片表面无气泡铜片表面无气泡Zn2+2H+=Zn2+H2Cu不与稀不与稀H2SO4反应反应实验现象结结 论论实验3铜片表面有气泡铜片表面有气泡锌片上也有少量锌片上也有少量气泡气泡?实验现象结论实验4电流计指针偏转电流计指针偏转 有电流形成有电流形成利：利：投资较少，建厂快，技术成熟，安全性能投资较少，建厂快，技术成熟，安全性能 较高，原料较充分。较高，原料较充分。弊：弊：对环境污染较重，所需原料是有限的不可对环境污染较重，所需原料是有限的不可再生的化石燃料，能源利用率低。再生的化石燃料，能源利用率低。一一.化学能通过加热转化为电能化学能通过加热转化为电能化学能化学能燃烧燃烧热能热能蒸汽蒸汽机械能机械能发电机发电机电能电能化石燃料化石燃料新课标人教版化学必修新课标人教版化学必修 第二章第二章第二节第二节 化学能与电能化学能与电能(第第2 2课时）课时）发展中的化学电源发展中的化学电源关于电池你了解多少？关于电池你了解多少？你知道电池是如何分类的吗？你知道电池是如何分类的吗？形状各异的电池遵循的工作原理是否相形状各异的电池遵循的工作原理是否相同？同？1、干电池（锌锰电池）、干电池（锌锰电池）负极：Zn 2e-=Zn2+正极：2NH4+2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O 总反应：总反应：Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 负极：负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4正极：正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O2、充电电池、充电电池已知：PbSO4难溶于水铅蓄电池构铅蓄电池构造示意图造示意图汽车用的蓄电池汽车用的蓄电池3、燃料电池：、燃料电池：正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+O2=2H2O4e-负极：负极：2H2 4e-=4H+氢氧燃料电池氢氧燃料电池总反应：总反应：2H2+O2=2H2OH2O2碱性条件下碱性条件下 电解质溶液的酸碱性对电极反应的影响负极：负极：2H2 4e-=4H+正极：正极：O2+4H+4e-=2H2O酸性条件下负极：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH-有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀有效地防止电解质溶液对外壳的腐蚀总反应：总反应：2H2+O2 =2H2O总反应：总反应：2H2+O2 =2H2O 改变燃料改变燃料H2正极：正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-负极：负极：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2=CO2+2H2OCH4+2O2+2OH-=CO32-+2H2OCH4O2总反应：总反应：Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeeeeeeeeZn2+Zn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeeeeCu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+eZn2+eeeeeeeeeeK+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+K+K+NO3-NO3-NO3-eeeeeeeeZn2+Zn2+Zn2+Zn2+谢谢大家谢谢大家